《电力电子技术》课堂教学及实验教学模式改革探索

刘丽萱，钱步仁，张萍，魏学良

摘要：针对传统教学中存在的问题，引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程教学模式进行改革，提出了PPT动画+课堂板书+计算机仿真3位一体的课堂教学模式及虚拟实验+装置实验的实验教学模式。基于MATLAB/SIMULINK及PSIM电路仿真软件开发了教学仿真实例及虚拟实验，应用到课堂教学及实验教学中，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效率及教学质量，取得了良好的教学效果。

关键词：教学模式改革；计算机仿真；电力电子技术

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0034-03

一、前言

《电力电子技术》是一门面向机械电子、自动化等专业开设的实践性很强的应用技术型专业基础课程。其主要研究内容为电能的变换和控制，涉及各种电力半导体器件及变流装置，如整流、逆变、直流斩波、交-交变换等电能变换及PWM控制和软开关技术等内容[1-2]。在该课程的课堂理论教学中，有大量的电路波形分析及电量计算内容，需要画出相应的电压、电流信号波形图并作相关电量的数学公式推导及谐波分析。在传统教学模式中主要采用PPT动画及课堂板书等教学方式，不仅费力费时，且电路波形的动态变化表现不足，交互性很差，尤其对电路的谐波分析非常抽象、复杂而不易理解。特别是当需要改变电路参数及负载性质时，所有的波形图必须重新画出，非常不方便，不仅使得教学课时紧张，而且内容单调枯燥，大大降低了学生的学习兴趣，难于达到理想的教学效果。为了克服传统课堂教学模式的缺点，形象直观地进行教学，变抽象为具体，变枯燥为生动，激发学生的学习兴趣，提高教学质量，有必要将MATLAB/SIMULINK及PSIM等计算机仿真技术引入到课堂教学中，作为传统课堂教学手段的补充，对现有课堂教学模式进行改进及完善[3-6]。

《电力电子技术》课程具有很强的实践性，实验教学在整个课程教学中占有非常重要的地位。实验不仅可以验证课堂教学讲授的理论、加深对课堂理论知识的理解，而且可以锻炼学生的动手能力及解决实际问题的能力，在整个课程教学中具有不可或缺的作用。本课程所开设的实验均是依托“电力电子技术及电机控制实验装置”完成的。由于该实验装置操作复杂，加之每个实验学时有限，使得学生不易熟练掌握装置的使用，在实验中存在以下几方面的问题：（1）由于操作不当容易造成器件损坏，查找故障及更换损坏器件又会减少学生的实验时间，影响实验效果。（2）由于每台实验装置只配备了一台双踪示波器，同一时刻只能观察分析最多俩路电压、电流或驱动控制信号波形，难于对实验电路的各处波形有一个全面的观察，影响对电路工作情况的整体理解。（3）实验设备及元器件的老化等问题可能使得实验结果与理论分析出现较大差异甚至异常情况，从而影响实验效果。（4）每次的实验结果及观察的波形需先记录在实验数据记录表中，实验结束时由指导教师检查实验数据及波形是否正确并给出成绩。但若实验结果不正确，则学生没有时间去纠正，还需另约时间重新完成实验，不利于提高实验效率。针对实验中存在的问题，需要对传统的实验教学模式加以改进和完善，在实验教学中引入计算机仿真技术，开发对应实验项目的MATLAB仿真虚拟实验，并提供给学生，作为学生实验时的辅助实验手段，达到及时解决实验中出现问题的目的，提高实验教学质量[7-10]。

二、《电力电子技术》课程课堂教学及实验教学模式改革的思路

基于传统课堂理论教学及实验教学中存在的问题和不足，引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程课堂教学模式及实验教学模式进行改革。

1.课堂教学模式改革思路。在传统的PPT加板书授课的基础上，引入专用电力电子仿真软件MATLAB/SIMULINK和PSIM，针对课程主要教学知识点和重要电路开发若干课堂教学计算机仿真实例。通过在课堂教学中引入MATLAB及PSIM教学仿真实例，对关键的电力电子电路进行交互式动态波形分析，帮助学生理解课堂所讲理论内容。采用PPT动画+课堂板书+计算机仿真等三位一体的教学模式，提高课堂利用率，调动学生学习兴趣。将相关MATLAB及PSIM教学仿真实例提供给学生，以便学生能够在课前熟悉及课后复习课堂讲授内容，达到提高学习兴趣和教学质量的目的，同时让学生熟悉电力电子电路的计算机仿真方法，为以后在实际工作的应用打下基础。

2.实验教学模式改革思路。在传统装置实验的基础上，利用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具箱开发每一个实验项目的MATLAB仿真虚拟实验，在实验前提供给学生，使学生对所做实验的电路及需要观察的波形有一个直观、感性的认识。将MATLAB仿真虚拟实验程序预存在实验室计算机上并对学生开放，以使学生随时能够针对实验中出现的问题进行仿真，观察正确的波形，以便于帮助确定问题所在，达到快速解决问题的目的，提高实验效率。通过虚拟实验+装置实验的实验教学模式，达到激发学生的学习兴趣，提高电力电子技术实验教学质量的目的。为了配合实验教学改革，还需编写一套内容完整、难易度适中、针对不同专业特点的《电力电子技术实验指导书》，以使不同专业的学生能有针对性地选择不同的实验项目，从而使学生更好地得到实验技能的训练，提高专业技术水平。

三、《电力电子技术》课堂教学模式的改革

根据《电力电子技术》课堂教学改革的思路及渐进式的设计思想，从易到难，从简到繁，利用计算机仿真软件MATLAB/SIMULINK及PSIM开发设计了12个相关的教学仿真实例[11-12]。分别为单相桥式全控整流电路、三相半波可控整流电路、三相桥式全控整流电路、三相半波有源逆变电路、三相桥式有源逆变电路、BUCK降压斩波电路、BUCK滤波降压斩波电路、BOOST升压斩波电路、升降压斩波电路、CUK斩波电路、单相电压型PWM逆变电路及三相电压型SPWM逆变电路等课堂教学仿真实例。这12个实例基本涵盖了《电力电子技术》课程的主要教学内容和重要知识点，通过在课堂教学中加以应用，能够直观、动态、形象及交互地对电力电子电路进行动态电压、电流波形分析，提供了一种图形化的交互环境，从而使得复杂的电力电子电路仿真和分析及波形观察变得十分容易，改进及完善了以往仅用PPT动画及课堂板书的教学方式，构成了PPT动画+课堂板书+计算机仿真等三位一体的新课堂教学模式。为达到更好的教学效果，进一步提高课堂的教学效率及教学质量，在课程开始时，就将教学仿真实例的源程序提供给学生，使得学生可以课前进行预习，课后进行复习，不仅可以提高学生的学习兴趣，而且还可培养学生的自学能力，同时使学生逐步熟悉和掌握MATLAB和PSIM这两种常见的电力电子电路仿真设计软件的使用，为以后在实际工作的应用打下基础。

下面以三相电压型SPWM逆变电路仿真实例为例介绍计算机仿真技术在课堂教学中的应用。三相电压型SPWM逆变电路是《电力电子技术》课程非常重要的一个教学内容。该教学知识点除了需要介绍电路工作原理外，还包括大量的波形分析、公式推导及谐波分析和相关电量的计算。采用传统的PPT+板书教学模式时，学生普遍反映内容复杂、抽象、枯燥、不易理解，教学效果不理想。为了弥补传统课堂教学模式的不足，利用MATLAB/SIMULINK开发了三相电压型SPWM逆变电路教学仿真实例，其MATLAB仿真电路模型如图1所示，相应的仿真结果示于图2中。

MATLAB仿真软件具有丰富的电路波形分析功能，可方便地利用MATLAB/SIMULINK的Scope示波器观察多路指定信号随时间变化的动态波形。图2中示出了三相对称的SPWM输出电压ua、ub、uc的波形及三相对称输出电流ia、ib及ic的波形。通过仿真波形可清楚地动态观察到对应波形间的幅值及相位关系，并可根据需要放大局部波形，而这在传统教学模式中是难于做到的。MATLAB软件另一个优势是具有强大的数学计算能力，特别适合电力电子电路的谐波分析及相关电量计算。利用FFT功能模块可对输出SPWM电压波形作指定次数谐波的幅值及相角计算，利用RMS功能模块可对信号进行有效值计算。图1中示出了利用FFT模块及RMS模块对输出电压ua进行谐波分析及有效值计算的方法，相应的动态计算结果通过Display数字显示器可直接给出。通过以上实例可以看出，在课堂教学中，利用计算机仿真作为教学的辅助手段，可有助于将烦琐、枯燥、抽象的理论分析及推导变得生动、直观且易于理解，可有效引起学生的关注和学习兴趣，达到提高教学效率及教学质量的目的。

四、电力电子技术实验教学模式的改革

依据实验教学模式改革思路并结合实验室的具体情况，本课程共开设4个实验：三相半波可控整流电路实验、三相半波有源逆变电路实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验、直流变换电路实验等。所有实验均可在“电力电子技术及电机控制实验装置”实验台完成。不同专业的学生可根据专业需要选择其中3个作为必做实验，1个为选做实验。针对该实验设备操作复杂、实验学时有限的问题，编写了与实验设备配套的《电力电子技术实验指导书》，对每一个实验均详细说明了实验要求、电路的工作原理及实际操作过程等内容。利用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具箱开发了每一个实验项目的MATLAB仿真虚拟实验程序。分别为：三相半波可控整流电路虚拟实验、三相半波有源逆变电路虚拟实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路虚拟实验、BUKE降压斩波电路虚拟实验、BOOST升压斩波电路虚拟实验、升降压斩波电路虚拟实验及CUK斩波电路虚拟实验等，对应每一个实验，均编写了虚拟仿真实验指导。在实验前，将相应的虚拟实验仿真程序提供给学生，使学生对实验电路的结构、电路元器件连接关系、相关的电压、电流波形等有一个直观、感性的认识，以提高实验效率和实验效果。所开发的所有虚拟实验程序均安装在实验室计算机中，学生在实验中可随时调用相关仿真程序，通过对相应电路波形的对比，帮助确定实验中出现问题的原因，找到解决问题的方法。图3为三相桥式全控整流电路虚拟实验MATLAB仿真模型，其仿真波形示于图4中。

由图4中虚拟实验仿真波形可以看出，学生可以同时观察到相位依次相差120°的对称三相电源线电压uab、ubc、uca的波形，三相电流ia、ib、ic的波形，6个晶闸管依次相位相差60°的门极触发信号ug1～ug6的波形，整流输出电压ud及输出电流id的波形等。通过仿真波形，可观察到全部相关信号之间的相位关系。尤其重要的是可仿真当某个晶闸管的门极触发信号缺失或是晶闸管故障时电路相应节点的波形，当实验中出现相应故障时，可以帮助学生确定故障原因，提高学生独立解决实际问题的能力，而这是实际装置实验中仅利用双踪示波器观察波形时无法实现的。从三相桥式整流电路的MATLAB仿真虚拟实验的例子可以看出，虚拟实验具有装置实验所不能实现的功能，是装置实验的重要辅助手段。采用计算机仿真虚拟实验+实际装置实验的实验教学模式可以达到提高实验效率和实验教学质量的目的。

五、结束语

本文针对传统课堂教学及实验教学中存在的问题和不足，在课程教学中引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程教学模式进行了改革。提出了PPT动画+课堂板书+计算机仿真三位一体的课堂教学模式，基于MATLAB/SIMULINK及PSIM电路仿真软件开发了教学仿真实例应用到课堂教学中，可以实现对电力电子电路进行电路原理及波形的交互式动态分析，形象直观，便于理解和掌握。基于MATLAB/SIMULINK开发了虚拟实验程序，提出了虚拟实验+装置实验的实验教学模式，提高了学生独立解决实际问题的能力。计算机仿真技术应用到课程教学中，提高了学生的学习兴趣及教学的效率，让学生逐步熟悉电力电子电路的计算机仿真方法，为以后在实际工作的应用打下基础，是一种值得肯定和进一步发展完善的教学改革方向。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京：机械工业出版社，2000.

[2]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009.

[3]洪武.PSIM在电力电子技术教学中的应用[J].实验科学与技术，2009，7（1）.

[4]陈宏.基于Matlab的电力电子技术课程的教学探索[J].实验室科学，2013，16（1）.

[5]丘东元，张波.基于仿真平台的“电力电子技术”教学模式探讨[J].电气电子教学学报，2010，32（2）.

[6]荣军，万军华，陈曦.计算机仿真技术在电力电子技术课堂教学难点中的应用[J].实验技术与管理，2012，29（8）.

[7]汪义旺，索迹.电力电子技术仿真实验教学探讨[J].实验科学与技术，2011，9（4）.

[8]马立华，席惠.MATLAB在电力电子实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2005，24（2）.

[9]王武.基于Matlab和PLECS的电力电子仿真实验教学[J].实验技术与管理，2011，28（6）.

[10]段晓燕，赵正天，段生成.电力电子技术模拟实验教学探讨[J].实验科学与技术，2008，6（6）.

[11]黄忠霖，黄京.电力电子技术的MATLAB实践[M].北京：国防工业出版，2009.

[12]野村弘，藤原宪一郎，吉田正伸.使用PSIM学习电力电子技术基础[M].胡金库，贾要勤，王兆安，译.西安：西安交通大学出版社，2009.

基金项目：中国石油大学（北京）教学改革项目（09jgx041）。

作者简介：刘丽萱（1965-），女，河北定州人，硕士，讲师，研究方向：电力电子教学、电力电子技术在石油勘探仪器中的应用。

下面以三相电压型SPWM逆变电路仿真实例为例介绍计算机仿真技术在课堂教学中的应用。三相电压型SPWM逆变电路是《电力电子技术》课程非常重要的一个教学内容。该教学知识点除了需要介绍电路工作原理外，还包括大量的波形分析、公式推导及谐波分析和相关电量的计算。采用传统的PPT+板书教学模式时，学生普遍反映内容复杂、抽象、枯燥、不易理解，教学效果不理想。为了弥补传统课堂教学模式的不足，利用MATLAB/SIMULINK开发了三相电压型SPWM逆变电路教学仿真实例，其MATLAB仿真电路模型如图1所示，相应的仿真结果示于图2中。

MATLAB仿真软件具有丰富的电路波形分析功能，可方便地利用MATLAB/SIMULINK的Scope示波器观察多路指定信号随时间变化的动态波形。图2中示出了三相对称的SPWM输出电压ua、ub、uc的波形及三相对称输出电流ia、ib及ic的波形。通过仿真波形可清楚地动态观察到对应波形间的幅值及相位关系，并可根据需要放大局部波形，而这在传统教学模式中是难于做到的。MATLAB软件另一个优势是具有强大的数学计算能力，特别适合电力电子电路的谐波分析及相关电量计算。利用FFT功能模块可对输出SPWM电压波形作指定次数谐波的幅值及相角计算，利用RMS功能模块可对信号进行有效值计算。图1中示出了利用FFT模块及RMS模块对输出电压ua进行谐波分析及有效值计算的方法，相应的动态计算结果通过Display数字显示器可直接给出。通过以上实例可以看出，在课堂教学中，利用计算机仿真作为教学的辅助手段，可有助于将烦琐、枯燥、抽象的理论分析及推导变得生动、直观且易于理解，可有效引起学生的关注和学习兴趣，达到提高教学效率及教学质量的目的。

四、电力电子技术实验教学模式的改革

依据实验教学模式改革思路并结合实验室的具体情况，本课程共开设4个实验：三相半波可控整流电路实验、三相半波有源逆变电路实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验、直流变换电路实验等。所有实验均可在“电力电子技术及电机控制实验装置”实验台完成。不同专业的学生可根据专业需要选择其中3个作为必做实验，1个为选做实验。针对该实验设备操作复杂、实验学时有限的问题，编写了与实验设备配套的《电力电子技术实验指导书》，对每一个实验均详细说明了实验要求、电路的工作原理及实际操作过程等内容。利用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具箱开发了每一个实验项目的MATLAB仿真虚拟实验程序。分别为：三相半波可控整流电路虚拟实验、三相半波有源逆变电路虚拟实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路虚拟实验、BUKE降压斩波电路虚拟实验、BOOST升压斩波电路虚拟实验、升降压斩波电路虚拟实验及CUK斩波电路虚拟实验等，对应每一个实验，均编写了虚拟仿真实验指导。在实验前，将相应的虚拟实验仿真程序提供给学生，使学生对实验电路的结构、电路元器件连接关系、相关的电压、电流波形等有一个直观、感性的认识，以提高实验效率和实验效果。所开发的所有虚拟实验程序均安装在实验室计算机中，学生在实验中可随时调用相关仿真程序，通过对相应电路波形的对比，帮助确定实验中出现问题的原因，找到解决问题的方法。图3为三相桥式全控整流电路虚拟实验MATLAB仿真模型，其仿真波形示于图4中。

由图4中虚拟实验仿真波形可以看出，学生可以同时观察到相位依次相差120°的对称三相电源线电压uab、ubc、uca的波形，三相电流ia、ib、ic的波形，6个晶闸管依次相位相差60°的门极触发信号ug1～ug6的波形，整流输出电压ud及输出电流id的波形等。通过仿真波形，可观察到全部相关信号之间的相位关系。尤其重要的是可仿真当某个晶闸管的门极触发信号缺失或是晶闸管故障时电路相应节点的波形，当实验中出现相应故障时，可以帮助学生确定故障原因，提高学生独立解决实际问题的能力，而这是实际装置实验中仅利用双踪示波器观察波形时无法实现的。从三相桥式整流电路的MATLAB仿真虚拟实验的例子可以看出，虚拟实验具有装置实验所不能实现的功能，是装置实验的重要辅助手段。采用计算机仿真虚拟实验+实际装置实验的实验教学模式可以达到提高实验效率和实验教学质量的目的。

五、结束语

本文针对传统课堂教学及实验教学中存在的问题和不足，在课程教学中引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程教学模式进行了改革。提出了PPT动画+课堂板书+计算机仿真三位一体的课堂教学模式，基于MATLAB/SIMULINK及PSIM电路仿真软件开发了教学仿真实例应用到课堂教学中，可以实现对电力电子电路进行电路原理及波形的交互式动态分析，形象直观，便于理解和掌握。基于MATLAB/SIMULINK开发了虚拟实验程序，提出了虚拟实验+装置实验的实验教学模式，提高了学生独立解决实际问题的能力。计算机仿真技术应用到课程教学中，提高了学生的学习兴趣及教学的效率，让学生逐步熟悉电力电子电路的计算机仿真方法，为以后在实际工作的应用打下基础，是一种值得肯定和进一步发展完善的教学改革方向。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京：机械工业出版社，2000.

[2]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009.

[3]洪武.PSIM在电力电子技术教学中的应用[J].实验科学与技术，2009，7（1）.

[4]陈宏.基于Matlab的电力电子技术课程的教学探索[J].实验室科学，2013，16（1）.

[5]丘东元，张波.基于仿真平台的“电力电子技术”教学模式探讨[J].电气电子教学学报，2010，32（2）.

[6]荣军，万军华，陈曦.计算机仿真技术在电力电子技术课堂教学难点中的应用[J].实验技术与管理，2012，29（8）.

[7]汪义旺，索迹.电力电子技术仿真实验教学探讨[J].实验科学与技术，2011，9（4）.

[8]马立华，席惠.MATLAB在电力电子实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2005，24（2）.

[9]王武.基于Matlab和PLECS的电力电子仿真实验教学[J].实验技术与管理，2011，28（6）.

[10]段晓燕，赵正天，段生成.电力电子技术模拟实验教学探讨[J].实验科学与技术，2008，6（6）.

[11]黄忠霖，黄京.电力电子技术的MATLAB实践[M].北京：国防工业出版，2009.

[12]野村弘，藤原宪一郎，吉田正伸.使用PSIM学习电力电子技术基础[M].胡金库，贾要勤，王兆安，译.西安：西安交通大学出版社，2009.

基金项目：中国石油大学（北京）教学改革项目（09jgx041）。

作者简介：刘丽萱（1965-），女，河北定州人，硕士，讲师，研究方向：电力电子教学、电力电子技术在石油勘探仪器中的应用。

下面以三相电压型SPWM逆变电路仿真实例为例介绍计算机仿真技术在课堂教学中的应用。三相电压型SPWM逆变电路是《电力电子技术》课程非常重要的一个教学内容。该教学知识点除了需要介绍电路工作原理外，还包括大量的波形分析、公式推导及谐波分析和相关电量的计算。采用传统的PPT+板书教学模式时，学生普遍反映内容复杂、抽象、枯燥、不易理解，教学效果不理想。为了弥补传统课堂教学模式的不足，利用MATLAB/SIMULINK开发了三相电压型SPWM逆变电路教学仿真实例，其MATLAB仿真电路模型如图1所示，相应的仿真结果示于图2中。

MATLAB仿真软件具有丰富的电路波形分析功能，可方便地利用MATLAB/SIMULINK的Scope示波器观察多路指定信号随时间变化的动态波形。图2中示出了三相对称的SPWM输出电压ua、ub、uc的波形及三相对称输出电流ia、ib及ic的波形。通过仿真波形可清楚地动态观察到对应波形间的幅值及相位关系，并可根据需要放大局部波形，而这在传统教学模式中是难于做到的。MATLAB软件另一个优势是具有强大的数学计算能力，特别适合电力电子电路的谐波分析及相关电量计算。利用FFT功能模块可对输出SPWM电压波形作指定次数谐波的幅值及相角计算，利用RMS功能模块可对信号进行有效值计算。图1中示出了利用FFT模块及RMS模块对输出电压ua进行谐波分析及有效值计算的方法，相应的动态计算结果通过Display数字显示器可直接给出。通过以上实例可以看出，在课堂教学中，利用计算机仿真作为教学的辅助手段，可有助于将烦琐、枯燥、抽象的理论分析及推导变得生动、直观且易于理解，可有效引起学生的关注和学习兴趣，达到提高教学效率及教学质量的目的。

四、电力电子技术实验教学模式的改革

依据实验教学模式改革思路并结合实验室的具体情况，本课程共开设4个实验：三相半波可控整流电路实验、三相半波有源逆变电路实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路实验、直流变换电路实验等。所有实验均可在“电力电子技术及电机控制实验装置”实验台完成。不同专业的学生可根据专业需要选择其中3个作为必做实验，1个为选做实验。针对该实验设备操作复杂、实验学时有限的问题，编写了与实验设备配套的《电力电子技术实验指导书》，对每一个实验均详细说明了实验要求、电路的工作原理及实际操作过程等内容。利用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具箱开发了每一个实验项目的MATLAB仿真虚拟实验程序。分别为：三相半波可控整流电路虚拟实验、三相半波有源逆变电路虚拟实验、三相桥式全控整流及有源逆变电路虚拟实验、BUKE降压斩波电路虚拟实验、BOOST升压斩波电路虚拟实验、升降压斩波电路虚拟实验及CUK斩波电路虚拟实验等，对应每一个实验，均编写了虚拟仿真实验指导。在实验前，将相应的虚拟实验仿真程序提供给学生，使学生对实验电路的结构、电路元器件连接关系、相关的电压、电流波形等有一个直观、感性的认识，以提高实验效率和实验效果。所开发的所有虚拟实验程序均安装在实验室计算机中，学生在实验中可随时调用相关仿真程序，通过对相应电路波形的对比，帮助确定实验中出现问题的原因，找到解决问题的方法。图3为三相桥式全控整流电路虚拟实验MATLAB仿真模型，其仿真波形示于图4中。

由图4中虚拟实验仿真波形可以看出，学生可以同时观察到相位依次相差120°的对称三相电源线电压uab、ubc、uca的波形，三相电流ia、ib、ic的波形，6个晶闸管依次相位相差60°的门极触发信号ug1～ug6的波形，整流输出电压ud及输出电流id的波形等。通过仿真波形，可观察到全部相关信号之间的相位关系。尤其重要的是可仿真当某个晶闸管的门极触发信号缺失或是晶闸管故障时电路相应节点的波形，当实验中出现相应故障时，可以帮助学生确定故障原因，提高学生独立解决实际问题的能力，而这是实际装置实验中仅利用双踪示波器观察波形时无法实现的。从三相桥式整流电路的MATLAB仿真虚拟实验的例子可以看出，虚拟实验具有装置实验所不能实现的功能，是装置实验的重要辅助手段。采用计算机仿真虚拟实验+实际装置实验的实验教学模式可以达到提高实验效率和实验教学质量的目的。

五、结束语

本文针对传统课堂教学及实验教学中存在的问题和不足，在课程教学中引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程教学模式进行了改革。提出了PPT动画+课堂板书+计算机仿真三位一体的课堂教学模式，基于MATLAB/SIMULINK及PSIM电路仿真软件开发了教学仿真实例应用到课堂教学中，可以实现对电力电子电路进行电路原理及波形的交互式动态分析，形象直观，便于理解和掌握。基于MATLAB/SIMULINK开发了虚拟实验程序，提出了虚拟实验+装置实验的实验教学模式，提高了学生独立解决实际问题的能力。计算机仿真技术应用到课程教学中，提高了学生的学习兴趣及教学的效率，让学生逐步熟悉电力电子电路的计算机仿真方法，为以后在实际工作的应用打下基础，是一种值得肯定和进一步发展完善的教学改革方向。

参考文献：

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京：机械工业出版社，2000.

[2]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009.

[3]洪武.PSIM在电力电子技术教学中的应用[J].实验科学与技术，2009，7（1）.

[4]陈宏.基于Matlab的电力电子技术课程的教学探索[J].实验室科学，2013，16（1）.

[5]丘东元，张波.基于仿真平台的“电力电子技术”教学模式探讨[J].电气电子教学学报，2010，32（2）.

[6]荣军，万军华，陈曦.计算机仿真技术在电力电子技术课堂教学难点中的应用[J].实验技术与管理，2012，29（8）.

[7]汪义旺，索迹.电力电子技术仿真实验教学探讨[J].实验科学与技术，2011，9（4）.

[8]马立华，席惠.MATLAB在电力电子实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2005，24（2）.

[9]王武.基于Matlab和PLECS的电力电子仿真实验教学[J].实验技术与管理，2011，28（6）.

[10]段晓燕，赵正天，段生成.电力电子技术模拟实验教学探讨[J].实验科学与技术，2008，6（6）.

[11]黄忠霖，黄京.电力电子技术的MATLAB实践[M].北京：国防工业出版，2009.

[12]野村弘，藤原宪一郎，吉田正伸.使用PSIM学习电力电子技术基础[M].胡金库，贾要勤，王兆安，译.西安：西安交通大学出版社，2009.

基金项目：中国石油大学（北京）教学改革项目（09jgx041）。

作者简介：刘丽萱（1965-），女，河北定州人，硕士，讲师，研究方向：电力电子教学、电力电子技术在石油勘探仪器中的应用。